大学生电动方程式赛车电池组能量确定

动力电池组的总能量要能够保证赛车可以完成22 km的耐久赛。同时，在保证耐久赛完赛的情况下，电池组设计能量越低，重量也会相应越轻，赛车的动态性能就会越好。

从能量角度看，FSEC各车队基本集中在6.5～8 kWh，和国际水平基本保持一致。图9－4所示为2019年赛事电池包能量统计。

1.理论计算

动力电池组的总能量可以用以下公式求得，即

式中，We为动力电池组总能量（kW·h）；ns为电池组串联数；np为电池组并联数；Ue为电池单体额定电压（V）；Ce为单体电池容量（A·h）。

电池组总能量须不小于赛车在耐久赛中实际消耗的能量，纯电动汽车放电深度一般为10%～90%，考虑到方程式赛车的竞技性，可以将放电深度设置在5%～95%，因此放电深度取0.95，则有

图9－4　2019年电池包能量统计［1］

式中，ξSOC为电池组放电深度；W为赛车在耐久赛中消耗的能量。(www.xing528.com)

根据汽车功率平衡方程式，赛车完成耐久赛所需要的能量为

2.实测数据

数据记录仪已经被广泛应用于汽车行业的车载、实验室和试验场测试，在大学生方程式赛事中对于控制策略优化、底盘调校等也起到了重要的作用。同样，在进行耐久赛事时车载数据记录仪、采集电池管理系统传递的信息，经CAN－OE解析后，可以计算出实际消耗能量，作为下一赛季的设计依据（图9－5）。

图9－5　Influx数据采集系统及数据分析软件

3.经济性仿真

借助专业的计算机辅助仿真软件（图9－6），可以对赛车工况进行模拟，对赛车的最高车速、加速时间、续航里程以及耐久赛中的能量消耗等进行仿真分析。针对大学生方程式赛事，可以综合利用OptimumLap和Cruise－Matlab／Simulink建立赛车工况和整车动力学仿真模型，为动力系统参数仿真优化、经济性仿真提供可靠基础。若使用CRUISE软件进行经济性仿真，仿真流程可参考文献［12］。

图9－6　赛车经济性仿真软件